[分享]基于SLM光束整形系统中光学系统像差的研究 [复制链接]

空间光调制器(SLM.0003 v1.0) g"~`\xhx  
应用示例简述 ]VR79l  
1. 系统细节 K]1|#`n  
 光源 |No9eZ8>.  
— 高斯激光束 jM-7  
 组件 27i-B\r  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 ? o&goiM  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 Q/@ pcU  
 探测器 Kum" }ux  
— 视觉感知的仿真 ]s0GAp"
 
— 高帽，转换效率，信噪比 A
{dqB  
 建模/设计 *~~J1.ja>  
— 场追迹： I s|_  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 ]Exbuc  
0 .UN  
2. 系统说明 9K;g\? 3  
Ng1bjq}E2  
B8unF=u  
7^V`B^Vu  
3. 建模&设计结果 '0^lMQMg  
EL%Pv1  
不同真实傅里叶透镜的结果： 8>G5VhCm~o  
1Vkb}A,'  
)gz]F_  
D^xg2D  
4. 总结 :]4s;q:m  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 /oZvm  
g##<d(e!}  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 JC`;hY  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 KSJ+3_7]k  
lD'^6
 
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 xi=0kO  
(/^?$~m"  
应用示例详细内容 ?^J%S,  
BUdO:fr  
系统参数 M;W&
#Fz%  
M1]w0~G  
1. 该应用实例的内容 ]N,'3`&::  
LN)yQ-  
O3?^P"C  
lKf kRyO_S  
7L!}
F;yT  
2. 仿真任务 mhM;`dl  
;pS+S0U   
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 G({5LjgW  
m;nH v  
3. 参数：准直输入光源 t\]kVo)  
W4qnXD1n  
fLeHn,*,"  
1;+77<  
4. 参数：SLM透射函数 .76Z  

oKr= ]p  
`
gF]  
5. 由理想系统到实际系统 V6+:g=@U-l  
K47.zu  
vXZP>  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 (uX"n`Dk  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 h#Mx(q  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 B qINU  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 @+_pj.D  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 F&#I[]#  
a^^OI|?  
<;@E .I\N  
zsj]WP6j  
:^qUr`)  
应用示例详细内容 m&#D~  
kyZZ0  
仿真&结果 oLtzPC  
YE:5'@Z  
1. VirtualLab中SLM的仿真 hhhxsGyv  
4#t=%}  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 !b+!] 2~g}  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 IGo5b-ds  
 为优化计算加入一个旋转平面 X{[$4\di{  
+;*4.}  
Z^
Wv(:Nr  
|Bv,*7i&  
2. 参数：双凸球面透镜 qVO,sKQ{  
+
+ 5!8Nv  
VV#'d  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。  f+.sm  
 由于对称形状，前后焦距一致。 c
/=\YeR  
 参数是对应波长532nm。 sk_xQo#Y 3  
 透镜材料N-BK7。 ,1.Td=lY$  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 IFZw54  
~ 588md :  
mVN\  
(]VY==t~  
G)f!AuN=  
5/T#>l<  
3. 结果：双凸球面透镜 uJ fXe  
\IEuu^  
C[l5[DpH  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 pB]*cd B?  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 l>hvWK[ ?I  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 h0A
%KL  
.81 ~ K[  
hBifn\dFr  
0QW;=@)d  
b/\l\\$-  
4. 参数：优化球面透镜 &m]jYvRc  
DMSC(Sz  
PsS.lhj0"  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 ~BE=z:  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 O%aHQL%Sz  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 : w>R|]  
 透镜材料同样为N-BK7。 w'y,$gtX/  
oMYZ^b^  
*o!#5c  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 5zyd;y)|'  
aZ|S$-}  
&Z9rQH81f>  
DK'S4%;Sp  
5. 结果：优化的球面透镜 Z Y5Pf 1  
^>eV}I5ak  
,w=u?  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 cK\?wZ| Y  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 [By|3bI  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 2^Z"4t4  
)(c%QWz  
Jp_ :.4  
V@EyU/VJ  
6. 参数：非球面透镜 l%?()]y
  
{d)L0KXK  
LY#V)f  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 xJFcW+  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 ~EvGNnTL  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 Zw<<p|{)<  
>66 `hZ  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 7&w[h4Lw  
Sw?EF8}[  
:2XX~|  
!\OX}kHX5  
}}"|(2I  
7. 结果：非球面透镜 6uk}4
bdvq  
THgEHR0,}[  
:KGPQ@:O  
 生成期望的高帽光束形状。 f|3LeOyz  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 Mp[2Auf  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 @~&^1%37)  
Q~rE+?n9F  
pTncx%!W5  
_kBx2>qQ  
ov >5+"q)  
8. 总结 )@=fGNDt  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 .&8a ;Q?c  
@Q&k6.{4Z  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Wdga(8t  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 O3#eQs  
F%O+w;J4  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 gr# |ZK.`  
;0uiO.  
扩展阅读 9g.5:  
YlR9 1LX  
扩展阅读 C9,Uwz<!]  
 开始视频 1S yG  
-     光路图介绍 sk3AwG;A  
 该应用示例相关文件： $s 'n]]Wq  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 #3A|Z=,
5  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ;Sp/N4+   
7*He 8G[W  
\Xr*1DI<  
QQ：2987619807 o*oFCR]j